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核桃JrGA3ox基因表达对生长及干旱胁迫的响应

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浙江农林大学学报 2024年

作者：郑琳王凤敏凡婷婷王克涛胡恒康黄坚钦张启香浙江农林大学林业与生物技术学院浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室

【目的】研究赤霉素氧化酶基因JrGA3ox对核桃Juglans regia品种改良、生长发育及抗旱品质具有重要意义。【方法】以核桃野生型植株(WT)、JrGA3ox过表达植株(OE)及干扰植株(RNAi)为试验材料，利用体积分数5%聚乙二醇8000 (PEG 8000)模拟... 详细信息

【目的】研究赤霉素氧化酶基因JrGA3ox对核桃Juglans regia品种改良、生长发育及抗旱品质具有重要意义。【方法】以核桃野生型植株(WT)、JrGA3ox过表达植株(OE)及干扰植株(RNAi)为试验材料，利用体积分数5%聚乙二醇8000 (PEG 8000)模拟干旱处理，探究干旱胁迫下植株表型、生理生化指标及抗旱基因表达水平，明确JrGA3ox基因抗旱机理。【结果】(1)经实时荧光定量PCR验证，JrGA3ox基因在过表达植株中表达量是野生型植株的120倍，在干扰植株中是野生型植株的0.3倍。(2)对植株生长表型分析，过表达植株的株高、节间长显著高于野生型植株，干扰植株的株高及节间长显著低于野生型植株(P<0.05)。(3)与野生型植株相比，干旱胁迫0～28 d时，干扰植株长势良好，过表达植株长势较弱。(4)气孔开度、叶绿素质量分数随干旱胁迫时间的延长呈逐渐下降趋势，干扰植株的气孔开度显著低于野生型植株，过表达植株显著高于野生型植株(P<0.05)，且干扰植株的叶绿素质量分数始终显著高于过表达植株和野生型植株(P<0.05)。(5)干旱胁迫后，过表达植株活性氧及丙二醛质量摩尔浓度显著高于野生型植株，干扰植株显著低于野生型植株(P<0.05)。(6)抗氧化酶活性及相关抗性基因表达量在胁迫过程中呈先上升后下降趋势，在干旱胁迫14 d时达到最大值，且干扰植株显著高于野生型植株，过表达植株显著低于野生型植株(P<0.05)。【结论】核桃JrGA3ox基因正调控植株的株高及节间长，负调控植株的气孔开度、光合作用、抗氧化酶活性等，从而提高植株抗旱能力。图10表1参28

关键词：核桃 JrGA3ox基因干旱胁迫生理特性抗逆基因

巨桉C2H2锌指蛋白基因家族EgrZFP-EARs鉴定及其在非生物逆境下的表达模式分析

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农业生物技术学报 2024年第8期32卷 1792-1808页

作者：俞键烽洪家都赵爽李笑眉温丹丹程龙军浙江农林大学林业与生物技术学院/亚热带森林培育国家重点实验室

桉树(Eucalyptus spp.)是我国南方栽培的重要速生用材树种，但其抗逆性较差。含有乙烯响应元件结合因子相关两亲抑制(ethylene-responsive element binding factor-associated amphiphilic repression,EAR)基序的锌指蛋白(zinc finger protein, ZPF)转录因子成员被证明广泛参与植物对低温、高温、干旱和高盐等非生物逆境响应。本研究在全基因组范围内鉴定巨桉(Eucalyptus grandis) C2H2型ZFP的基础上，进一步分析含有EAR基序的EgrZFP-EAR成员。对这些基因的进化关系，所含EAR基序类型、数量，染色体定位和基因复制情况，以及基因、蛋白序列结构，启动子上的顺式作用元件等进行了分析。并利用转录组数据及qRT-PCR分析了EgrZFP-EAR在不同组织及低温(4℃)、高温(42℃)、干旱、NaCl (300 mmol/L)、ABA (100μmol/L)和MeJA (100μmol/L)处理下的表达模式。结果表明，巨桉中共含有118个C2H2型ZFP，其中57个为EgrZFP-EAR成员，包括54个Q-型和3个非Q-型C2H2型ZFP;EgrZFP-EAR中所含EAR基序有3种类型：LxLxL、DLNx(x)P及二者的重叠型。其中含LxLxL类型的EAR基序数量最多，共98个。基因组复制、串联重复及区段重复在这些基因扩张过程中都发挥了作用。EgrZFP-EAR启动子上分布着如逆境响应元件(stress responsive element, STRE)、干旱响应元件(dehydration responsive element,DRE)、干旱诱导的MYB结合位点(MYB-binding site, MBS)和低温响应元件(low temperature responsive element, LTRE)等多种逆境响应元件以及ABA响应元件(ABA-responsive element, ABRE)和MeJA响应元件CGTCA-motif、TGACG-motif等激素响应元件。组织表达模式大致分为4个类型：茎尖和幼叶高表达型、韧皮部高表达型、成熟木质部高表达型以及韧皮部、未成熟和成熟木质部均高表达型。而在4℃不同时间(2, 6,12, 24, 48 h)处理的巨桉幼苗叶片中，EgrZFP-EAR基因的表达分为3种类型：持续诱导型、先升后降型和低温抑制型。高温、干旱、NaCl和ABA、MeJA处理的巨桉幼苗叶片中，来自于不同亚类的12个EgrZFP-EAR基因对不同逆境因子也有不同响应。总之，EgrZFP-EAR基因响应逆境的种类和模式有很大差异，表明了其在非生物逆境胁迫下功能的复杂性。本研究结果为进一步揭示桉树的抗逆分子机制，挖掘抗逆基因资源，进行分子辅助育种提供参考。

关键词：巨桉锌指蛋白(ZFP) 乙烯响应元件结合因子相关两亲抑制(EAR)基序非生物逆境基因表达

施用粪肥旱地农田土壤中抗生素的吸附与迁移规律

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环境科学 2024年

作者：刘昕悦程建华唐翔宇浙江农林大学林业与生物技术学院亚热带森林培育国家重点实验室

吸附和迁移是抗生素在土壤中的重要环境行为，能够决定粪肥源抗生素在环境中的去向，然而以长期施用粪肥土壤为对象的相关研究却较为缺乏.因此，以浙江省长期施用不同粪肥(鸡粪和猪粪)的红壤、黄壤以及石灰土为对象，通过批量平衡吸附... 详细信息

吸附和迁移是抗生素在土壤中的重要环境行为，能够决定粪肥源抗生素在环境中的去向，然而以长期施用粪肥土壤为对象的相关研究却较为缺乏.因此，以浙江省长期施用不同粪肥(鸡粪和猪粪)的红壤、黄壤以及石灰土为对象，通过批量平衡吸附实验和填装土柱穿透实验，研究4种常用兽用抗生素(磺胺二甲基嘧啶、氟苯尼考、强力霉素和恩诺沙星)在土壤中吸附和迁移行为.结果表明，线性和 Freundlich模型均能较好地拟合目标抗生素的等温吸附线；线性模型对弱吸附性抗生素(磺胺二甲基嘧啶和氟苯尼考)的拟合效果更好，而 Freundlich模型对强吸附性抗生素(强力霉素和恩诺沙星)的拟合效果则更好.抗生素的吸附特征受到土壤类型和粪肥种类的双重影响.磺胺二甲基嘧啶和氟苯尼考的线性吸附常数 (Kd)与土壤有机碳含量、pH值均呈显著的线性正相关，其吸附主要受控于土壤有机质，非静电作用(氢键、疏水相互作用等)在吸附中起主导作用；强力霉素和恩诺沙星的吸附参数则与土壤pH、有机碳含量和阳离子交换量均未表现出显著的相关性，多种吸附机制(疏水相互作用、氢键、静电相互作用等)共同起作用.磺胺二甲基嘧啶和氟苯尼考在土柱中表现出高穿透率(分别在 37.5%～92.3%和 45.8%～112.6%范围内)，易于淋失；强力霉素和恩诺沙星在土柱中则未发生穿透，几乎完全为土壤所滞留.磺胺二甲基嘧啶和氟苯尼考的最大相对浓度、穿透率均与 Kd呈显著的线性负相关，因此，利用基于批量平衡实验和土柱实验建立的回归方程，可由吸附常数预测抗生素淋失潜力.

关键词：土壤粪肥抗生素吸附迁移

巨桉SNAC基因家族的鉴定及其在非生物逆境下的表达分析

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农业生物技术学报 2024年第1期32卷 115-131页

作者：洪家都倪晓祥俞键烽吴梦洁赵爽程龙军浙江农林大学林业与生物技术学院/亚热带森林培育国家重点实验室

巨桉(Eucalyptus grandis)是我国南方重要用材树种，但其抗逆性较差，限制了其栽培范围的扩大和栽培效益的提高。NAC类转录因子是植物特有的转录因子家族，广泛参与植物生长、发育、代谢和逆境响应，其中非生物逆境响应相关的NAC被称为S... 详细信息

巨桉(Eucalyptus grandis)是我国南方重要用材树种，但其抗逆性较差，限制了其栽培范围的扩大和栽培效益的提高。NAC类转录因子是植物特有的转录因子家族，广泛参与植物生长、发育、代谢和逆境响应，其中非生物逆境响应相关的NAC被称为SNAC(stress-related NAC)。本研究在巨桉全基因组范围鉴定的166个NAC和文献报道的74个SNAC的基础上，通过进化分析，筛选EgrSNAC家族成员，并分析其基因、蛋白序列结构、染色体定位、共线性关系、基因重复情况和启动子的顺式作用元件，以及不同组织中的表达模式，并对巨桉幼苗进行低温、干旱、高盐、脱落酸(abscisic acid, ABA)和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)处理，利用qPCR分析EgrSNAC基因在这些逆境处理下的表达。结果表明，巨桉中共有22个EgrSNAC基因，分别属于ATAF、NAP和AtNAC3亚家族。除EgrSNAC20外，这些基因编码的蛋白均包含典型的NAM结构域的5个子域，对应Motif1～Motif5。22个基因分布在9条染色体上，有4个共线性基因对以及由11个EgrSNAC基因组成的2个串联重复基因区段。启动子顺式作用元件分析显示，EgrSNAC启动子上分布有多种逆境响应元件。EgrSNAC中串联重复基因的组织特异性表达模式类似。4℃低温处理不同时间的qPCR分析表明，除EgrSNAC1、EgrSNAC3和EgrSNAC22外，其他19个EgrSNAC表达均受低温诱导；对干旱有响应的有19个EgrSNAC，除EgrSNAC2、EgrSNAC5、EgrSNAC14和EgrSNAC21表达被抑制外，其他均被干旱诱导；高盐处理下，有19个EgrSNAC表达发生变化，且仅EgrSNAC21被高盐抑制。另外响应ABA(100μmol/L)处理的14个基因均被诱导；而MeJA(100μmol/L)处理下表达有变化的基因有13个为诱导型，4个为抑制型。本研究结果揭示了不同EgrSNAC基因与低温、干旱、高盐和ABA、MeJA等非生物逆境因子之间的关系，为进一步研究巨桉EgrSNAC基因资源提供了参考。

关键词：巨桉 SNAC基因家族非生物逆境表达

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石蒜体胚发生过程的细胞学和生理特性

浙江农林大学学报 2024年第2期41卷 243-251页

作者：陈依宁雷雪李欣高燕会浙江农林大学林业与生物技术学院省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江杭州311300

【目的】探究石蒜‘梦幻少女’Lycoris chinensis×radiata‘Astro Girl’体胚发生过程中的细胞学和生理生化指标的变化规律,明确‘梦幻少女’体胚发生的特征,提高石蒜属Lycoris植物种球繁殖效率,为石蒜属新品种工厂化生产提供技术支撑... 详细信息

【目的】探究石蒜‘梦幻少女’Lycoris chinensis×radiata‘Astro Girl’体胚发生过程中的细胞学和生理生化指标的变化规律,明确‘梦幻少女’体胚发生的特征,提高石蒜属Lycoris植物种球繁殖效率,为石蒜属新品种工厂化生产提供技术支撑。【方法】采用石蜡切片、酶联免疫吸附测定技术和超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术,测定了0~40 d‘梦幻少女’体胚发生过程中的形态和组织学特征、体胚可溶性淀粉及总蛋白质、抗氧化酶活性和多胺等生理生化指标的变化。【结果】①体胚发生过程中,从球形胚到短暂膨大约20 d,进一步分化为心形胚、棒状胚和子叶胚,膨大的球形胚后期或心形胚时期基部会形成维管束。②体胚发生过程中,总蛋白质和淀粉、抗氧化酶活性发生显著变化,淀粉变化与球形胚的形成呈正相关,与体胚形态建成和体胚成熟呈负相关。总蛋白质、过氧化物酶(POD)活性及过氧化氢酶(CAT)活性变化与子叶胚形成呈正相关,与子叶胚的成熟发育呈负相关。超氧化物歧化酶(SOD)活性变化与球形胚、子叶胚时期呈负相关,与心形胚、棒状胚时期呈正相关,表明储能作用的淀粉、蛋白质及与植物生理密切相关的抗氧化酶对体胚发生起着重要的作用。③体胚发生过程中多胺氧化酶(PAO)活性和多胺(PAs)变化显著,腐胺(Put)、精胺(Spm)和亚精胺(Spd)的变化共同决定多胺的变化趋势,多胺和多胺氧化酶活性主要在体胚分化早期发生明显积累,与球形胚分化呈正相关;在子叶胚的形成期,精胺与亚精胺呈正相关;在子叶胚成熟期,腐胺、精胺和亚精胺3个指标呈现腐胺先下降后上升,精胺、亚精胺先上升后下降的趋势。【结论】在‘梦幻少女’体胚发生的0~40 d,体胚形态经历了原胚—球形胚—心形胚—棒状胚—子叶胚的过程。其中,生理特性变化显著,淀粉的积累或消耗可能是球形胚形成、体胚后续形态发育与成熟的重要影响因素。在子叶胚形成及成熟时期,总蛋白质、过氧化酶活性和多胺的变化可能发挥着相应密切的联合作用。多氨氧化酶活性与多胺的活跃积累可能有利于体胚早期发育。

关键词：石蒜属愈伤组织体细胞胚生理生化

闽楠bZIP基因家族鉴定和脱落酸处理下的表达分析

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浙江农林大学学报 2024年第2期41卷 275-285页

作者：杨勇张俊红韩潇张毓婷杨琪童再康浙江农林大学林业与生物技术学院省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江杭州311300

【目的】对闽楠Phoebe bournei bZIP(PbbZIP)转录因子家族成员鉴定,分析其对脱落酸(ABA)信号的响应水平。【方法】基于生物信息学方法,对PbbZIP基因家族进行了全基因组鉴定,分析其蛋白理化特性、基因结构、进化关系、启动子顺式作用元件... 详细信息

【目的】对闽楠Phoebe bournei bZIP(PbbZIP)转录因子家族成员鉴定,分析其对脱落酸(ABA)信号的响应水平。【方法】基于生物信息学方法,对PbbZIP基因家族进行了全基因组鉴定,分析其蛋白理化特性、基因结构、进化关系、启动子顺式作用元件和ABA处理下的表达分析。【结果】从闽楠12条染色体共鉴定出63个PbbZIPs基因,分为12亚族,不同亚族基因结构和基序差异显著,但同亚族高度保守。PbbZIP基因多数定位在细胞核,其编码蛋白长度为110~835个氨基酸,等电点为4.48~11.95,疏水性为−1.19~−0.19。分布于12条染色体的27对PbbZIPs基因存在共线性关系,是PbbZIP基因家族扩张的主要模式。PbbZIP基因上游启动子区域存在多种与非生物胁迫相关的作用元件,其中ABA、水杨酸、茉莉酸甲酯的响应元件较多。基因表达分析结果表明:2 mmol·L^(−1)ABA处理闽楠1~72 h,17个PbbZIPs基因在叶和根中被ABA信号不同程度地诱导表达,普遍上调,且根基因表达水平普遍低于叶片。【结论】63个PbbZIPs基因序列高度保守,不同亚族间基因结构、染色体定位和保守基序有进化多样性和差异性;叶和根中PbbZIP基因不同程度地响应ABA信号,参与调控其他非生物过程。

关键词：闽楠 bZIP家族系统进化脱落酸(ABA) 表达分析

毛竹SLAC家族基因鉴定及PheSLAC1功能分析

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园艺学报 2024年第3期51卷 545-559页

作者：刘晋红王峥于昊辛依睿亓果宁柳参奎任慧敏浙江农林大学林业与生物技术学院亚热带森林培育国家重点实验室杭州311300

为了研究S型阴离子通道蛋白(slow type anion channel,SLAC)基因家族在毛竹(Phyllostachys edulis)响应干旱胁迫中的作用,利用生物信息方法以拟南芥和水稻中的SLAC/SLAH家族蛋白序列为模板对毛竹中SLAC家族成员进行鉴定,对其基因结构、... 详细信息

为了研究S型阴离子通道蛋白(slow type anion channel,SLAC)基因家族在毛竹(Phyllostachys edulis)响应干旱胁迫中的作用,利用生物信息方法以拟南芥和水稻中的SLAC/SLAH家族蛋白序列为模板对毛竹中SLAC家族成员进行鉴定,对其基因结构、进化关系和组织表达等进行分析,并对PheSLAC1的保守功能位点以及在干旱胁迫中的功能进行初步研究。结果表明:毛竹中包含15个SLAC家族基因,其中PheSLAC1.1(PH02Gene01933.t1)和Phe SLAC1.2(PH02Gene00592.t1)在叶片中表达量最高,基因编码区(coding sequence,CDS)序列长度分别为1 716和1 677 bp,分别编码572和559个氨基酸,且包含保守的关键功能位点。亚细胞定位结果表明,PheSLAC1.1和Phe SLAC1.2均定位于细胞质膜中。PheSLAC1.1和Phe SLAC1.2在拟南芥slac1-3突变体中的表达结果表明,其能够部分减轻突变体的干旱敏感表型,表明两者均能够通过调控气孔关闭在毛竹响应干旱胁迫中发挥重要作用。

关键词：毛竹 SLAC基因家族干旱胁迫功能鉴定

杉木GRF和GIF基因家族鉴定、表达与互作分析

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核农学报 2024年第7期38卷 1224-1233页

作者：邱姗王文新江梅黄华宏林二培浙江农林大学林业与生物技术学院/亚热带森林培育国家重点实验室浙江杭州311300

生长调节因子(GRF)和GRF相互作用因子(GIF)在植物的生长发育和逆境胁迫响应中发挥重要作用。为研究GRF和GIF基因在杉木生长发育和逆境胁迫响应中的功能,本研究基于杉木全长转录组数据,利用生物信息学手段共鉴定获得5个ClGRFs基因和2个Cl... 详细信息

生长调节因子(GRF)和GRF相互作用因子(GIF)在植物的生长发育和逆境胁迫响应中发挥重要作用。为研究GRF和GIF基因在杉木生长发育和逆境胁迫响应中的功能,本研究基于杉木全长转录组数据,利用生物信息学手段共鉴定获得5个ClGRFs基因和2个ClGIFs基因。分析结果显示,ClGRFs氨基酸残基数目范围为386(ClGRF4)~723 aa(ClGRF3),等电点为7.07(ClGRF4)~9.26(ClGRF5);2个ClGIFs蛋白氨基酸数目分别为242和258 aa,等电点均在6左右,蛋白质分子质量分别为25.64和27.96 kDa。保守结构域和基序分析发现ClGRFs蛋白均含QLQ和WRC结构域,ClGIFs蛋白均含SSXT结构域,且高度保守。进一步分析结果显示,ClGRFs分别属于进化枝Ⅲ和进化枝Ⅵ,且均受miR396调控。表达分析结果表明,ClGRFs基因的表达具有一定的组织特异性,而ClGIFs在不同组织呈组成性表达,且ClGRFs和ClGIFs基因均能响应赤霉素(GA3)和水杨酸(SA)的处理。酵母双杂交结果表明5个ClGRFs蛋白和2个ClGIFs蛋白均存在互作关系。本研究结果为进一步研究杉木GRF和GIF基因的功能提供了理论基础。

关键词：杉木 GRF基因 GIF基因表达分析互作

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换锦花LsMYB7基因克隆与功能研究

浙江农林大学学报 2024年第3期41卷 586-596页

作者：郑正权赵梦婧高燕会浙江农林大学林业与生物技术学院/亚热带森林培育国家重点实验室浙江杭州311300

【目的】研究转录因子LsMYB7基因对换锦花Lycoris sprengeri花色苷积累的调控作用。【方法】采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法从换锦花花瓣中克隆获得花色苷形成相关R2R3-MYB转录因子LsMYB7基因,并进行生物信息学分析,再通过病毒介导... 详细信息

【目的】研究转录因子LsMYB7基因对换锦花Lycoris sprengeri花色苷积累的调控作用。【方法】采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法从换锦花花瓣中克隆获得花色苷形成相关R2R3-MYB转录因子LsMYB7基因,并进行生物信息学分析,再通过病毒介导的基因沉默(VIGS)技术研究LsMYB7基因对花色苷积累的调控作用。【结果】克隆到1条长951 bp的LsMYB7基因cDNA序列,开放阅读框(ORF)为825 bp,编码274个氨基酸,LsMYB7蛋白含有2个R2和R3结构域,属R2R3-MYB转录因子家族;系统进化分析表明LsMYB7与拟南芥Arabidopsis thaliana S22亚族基因聚为一类;LsMYB7亚细胞定位于细胞核,在不同花发育阶段和不同花色无性系中,LsMYB7基因表达与花色苷合成相关基因的表达趋势一致,主要在败花期和花色苷含量较高的H1无性系中表达;LsMYB7基因沉默后,换锦花花瓣明显变短,颜色变深,且LsCHS、LsF3'H、LsANS、LsUFGT1和LsUFGT2等花色苷形成相关基因的表达显著下调。【结论】LsMYB7属R2R3-MYB转录因子家族S22亚族,通过正向调控LsCHS、LsF3'H、LsANS、LsUFGT1和LsUFGT2花色苷生物合成相关基因的表达促进花色苷积累。

关键词：换锦花 R2R3-MYB转录因子花色苷积累病毒介导的基因沉默调控作用